Kāpēc mēs sadalām dienu sekundēs, minūtēs un stundās

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 09:37

Jēdziens par vajadzību sadalīt dienu, šķiet, ir otrs raksturs, pat mazākais bērns, kurš jautā: "Vai tas ir uzkodu laiks". Realitāte ir tā, ka, lai gan mēs esam nolēmuši, ka ir nepieciešams sadalīt laiku, faktiskais process un tas, kā mēs to darām, ir mainījies gadu desmitiem. Nežēlīga ironija ir tā, ka, lai arī mēs zinām, ka mums ir jāmēra laiks, nekad nav bijis vienprātības par to, kāds laiks patiešām ir.

Visā vēsturē ir bijušas divas galvenās domāšanas skolas par to, kas ir laiks, un pat daudz vairāk viedokļu par to, kā mums to izmērīt. Pirmā laika jēdziens ir tāds, ka visbiežāk esošie fiziķi mēdz abonēt, un tas ir laiks ir būtisks aspekts Visumā. 4^th dimensija, kurā pārējās trīs telpas dimensijas (garuma platums un augstums) var pārvietoties secīgi. Otrā laika jēdziena pamatā ir domāšana, ka tā ir dimensija, bet drīzāk intelektuāls jēdziens, kas ļauj cilvēkiem sakārtot un salīdzināt notikumus. Šis laiks pati par sevi nepastāv, bet tā ir veids, kādā mēs pārstāvam lietas.

Lai arī daudzi fiziķi mēdz skatīties laiku kā dimensiju, es pieņemu, ka, cenšoties noturēt Einšteina teorijas par Space-Time, es gribētu to uzskatīt par instrumentu. Tas ir tāpēc, ka mūsu Visums pastāvīgi mainās. No viena brīža līdz nākamajam, tas vienmēr ir kustībā. No elektroniem, kas pārvietojas pa atomu kodoliem, līdz basketbola spēlētājam, kurš mēģina nofotografēt spēli pirms spēļu pulksteņa beigām, viss mūsu Visumā ir kustībā. Lai to saprastu, mums ir nepieciešams rīks. Ja jūs skatāt Visumu kā automašīnu un laiku kā ļoti svarīgu instrumentu komplekta rīkā, jūs varat redzēt, cik laiks nebūtu dimensija. Jums ir nepieciešami instrumenti, lai noņemtu automašīnu un tāpat kā nepieciešamais kontaktligzdas komplekts, lai nošķirtu un izprastu visas šīs automašīnas iekšējās darbības, tāpēc ir vajadzīgs laiks, lai nošķirtu un izprastu izmaiņas mūsu Visumā no brīža līdz Nākamais. Bet tāpat kā kontaktligzdas komplekts nekad nebūs automobiļa daļa, tāpēc arī laiks nekad nebūs Visuma sastāvdaļa, tikai tas ir vajadzīgs instruments, lai to saprastu.

Neatkarīgi no jūsu nostājas par to, kas faktiski ir laiks, vienmēr ir bijusi viena konstante; kā jūs to izmērīt? Hronometrijā (Laika mērīšanas zinātne) ir divas atšķirīgas mērīšanas formas, kalendārs un pulkstenis. Kalendāru izmanto, lai izmērītu plašu laika periodu, un pulkstenis tiek izmantots, lai uzskaitītu notiekošo laika pagarinājumu, un ar to konsultējas mazāk par dienu. Mēs, protams, koncentrēsies uz mazāk nekā vienas dienas laikiem, jo, ja mēs iesaistīsimies kalendārajās debatēs, mēs neizbēgami nolemsim, ka mūsu pasaule beigsies 2012. gadā!

Mūsdienās visplašāk izmantotā skaitliskā sistēma ir bāzes 10 sistēma (decimālskaitlis). Tas šķiet piemērots, ņemot vērā, ka mums visiem ir 10 pirksti un pirksti, tāpēc pēc skolotāju klases un manis pēc dažiem alus avotiem viegli var izdarīt matemātiku! Diemžēl mums, iepriekšējās Dewey decimālas civilizācijas vai nu nekad nav mēģinājušas saskaitīt savas aitas dzērušas, vai vienkārši vienkārši ienīda savus bērnus, taču viss šķita izmantojis citas sarežģītākas sistēmas, piemēram, 12 pamata (divdimensiju) vai 60. pamatne (sešcilvēks)

Pirmā sabiedrība, kas atdeva dienu atdalīšanu mazākās daļās, bija ēģiptieši. Viņi sadalīja dienu divās divpadsmit stundu sekcijās; nakts un diena. Pulkstenis, ko viņi mēra laikam, bija svētku svētki. Pirmais saules pulkstenis bija tikai likmes zemē, un jūs zinājāt, cik ilgi tas bija saules ēnu garumā un virzienā. Tehnoloģiju attīstība, proti, t-veida bārs, kas novietots zemē, ļāva precīzāk noteikt dienu 12 atsevišķās daļās. (Damn divdimensiju sistēma !!) Tika domāts, ka viens šīs bāzes sistēmas skaidrojums bija tāds, ka viegli varēja nokļūt līdz divpadsmit, nolaidot visus četrus pirkstus ar īkšķi. (Acīmredzot viņiem nebija DUI patruļu par piedzēries kamieļu braukšanu, un senie policisti, kuri veica lauka sadraudzības pārbaudes, kad ļaudis pieskaras pirkstiem pie pirkstiem, pretējā gadījumā viņi saprastu, ka šī skaitīšanas metode nav laba ideja!)

Trūkums šajā agrā brīdī bija tāds, ka naktī nebija reāla laika mērīšanas metodes. Ēģiptieši, tāpat kā mums, joprojām bija vajadzīgi, lai novērtētu laiku pēc tumsas. Galu galā, kā vēl mēs zinām, kad bāri tuvojas? Tātad viņu agrīnajiem astronomiem tika novērots 36 zvaigznīšu komplekts, no kuriem 18 tos izmantoja, lai atzīmētu laika pagājušo laiku pēc tam, kad bija iestājusies saule. Seši no tiem tiks izmantoti, lai atzīmētu 3 krēslas stundas abās nakts vietās, un divpadsmit tad tiks izmantoti, lai sadalītu tumsu 12 vienādās daļās. Vēlāk, kaut kur no 1550. līdz 1070. gadam pirms mūsu ēras, šī sistēma tika vienkāršota, lai vienkārši izmantotu 24 zvaigžņu komplektu, no kuriem 12 tika izmantoti, lai atzīmētu laiku.

Senās laikos bija daudzas citas metodes, lai mērītu laika pagājušo laiku pēc tumsas. Precīzāk zināms pulkstenis bija ūdens pulkstenis, ko sauc par Clepsydra. Iepazīšanās ar apm. 1400-1500 BC, šī ierīce varēja atzīmēt laika pagājušo laiku dažādos mēnešos, neskatoties uz gadalaikiem. Tas izmantoja slīpi iekšējo virsmu, kas bija uzrakstīta ar svariem, kas ļāva samazināt ūdens spiedienu, jo ūdens iztecēja no cauruma kuģa apakšā.

Tā kā dienu un nakti tagad var iedalīt 12 vienādās daļās, radās 24 stundu dienas jēdziens. Interesanti, ka grieķu astronoms Hipparchus ierosināja, ka vajadzēja noteikt noteiktu laiku katrai stundai. Viņš ierosināja sadalīt dienu uz 24 equinoctial stundām, kas novērotas ekvinokcijas dienās. Diemžēl par pupiņu skaitītājiem, kas atbild par virsstundām, lielākā daĜa laupītāju turpināja izmantot sezonāli mainīgās stundas vairākus gadsimtus. Tas nebija tikai aptuveni 14^th gadsimtā, kad mehāniskie pulksteņi bija parasts, fiksēta garuma stunda kļuva plaši atzīta.

Pats pats Hipparkss un citi astronomi izmantoja astronomiskos paņēmienus, kurus viņi bija aizņēmuši no Babiloniešiem, kuri aprēķināja, izmantojot sistēmu 60. pamatu. Nav zināms, kāpēc Babilonieši, kas mantojuši to no šumeriešiem, sākotnēji izvēlējās izmantot 60 kā pamatu aprēķinu sistēmai. Tomēr tas ir ļoti ērti laika fragmentu izteikšanai ar 10, 12, 15, 20 un 30.

Ideja izmantot šo pamatu 60 sistēmu kā stundas dalīšanas līdzekli radās no idejas par ģeogrāfiskās sistēmas izveidi, lai atzīmētu Zemes ģeometriju. Grieķu astronoms Eratostēns, kurš dzīvoja no 276-194 gadiem pēc B.C., izmantoja šo cīņaināko sistēmu, lai sadalītu loku 60 daļās. Šīs platuma līnijas bija horizontālas un pa to laiku pazuda pa labi zināmām vietām uz Zemes. Vēlāk Hipparchus izstrādāja garenvirziena līnijas, kas aptvēra 360 grādus. Vēlāk astronoms Klaudijs Ptolemijs paplašināja Hipparksa darbu un sadalīja katru no 360 grādiem platuma un garuma uz 60 vienādām daļām. Šīs detaļas tika iedalītas vēl 60 mazākās daļās. Viņš sauca pirmo daļu "partes minutae primae" jeb pirmo minūti. Daļēji sadalītās mazākās daļas viņš sauca par "partes minutae secundae", vai otrajā minūtē, kas kļuva pazīstams kā otrais.

Vēlreiz šīs mērīšanas metodes tika zaudētas plašai sabiedrībai, līdz ap 16^th gadsimts. Pirmie mehāniskie pulksteņi dalītu stundu uz pusēm, ceturtdaļām vai trešdaļām. Tas nebija praktiski, ja nespeciālistiem vajadzēja stundu, kas sadalīta minūtēs.

Gadsimtiem ilga tehnoloģiju un zinātnes attīstība ir prasījusi precīzāku definēto vērtību sekundārajam mērījumam. Pašlaik Starptautiskajā vienību sistēmā (SI) otrais ir laika bāzes vienība. Tad tas tiek reizināts, lai iegūtu minūti, stundu, dienu utt.

Pirmais precīzi izmērāms veids, kā definēt otro, nāca ar svārsta parādīšanos. Šo metodi parasti izmantoja kā līdzekli laika uzsākšanai agrākajos mehāniskajos pulksteņos. 1956.gadā otrais tika definēts attiecībā uz laiku apgriezienu laikā ap Sauli uz konkrētu laikmetu. Tā kā jau bija zināms, ka Zemes rotācija tās asī nebija pietiekami vienota mērījumu standarta, otra kļūda tika definēta kā; "Tropisko gadu 1 / 31,556,925.9747 daļa 1900. gada janvārī 0 plkst. 12:00 pēc laika."

Ar atomu pulksteņa attīstību tika nolemts, ka ir praktiskāk un precīzāk izmantot tos kā līdzekli, lai definētu otro, nevis Saules apgriezienu. Izmantojot kopēju skatu mērīšanas metodi, kas balstīta uz saņemtajiem signāliem no radiostacijas, zinātnieki varēja noteikt, ka sekundārā ephemerīta laiks ir 9 192 631 770 ± 20 cikli izvēlētajā cēzija biežumā. Tātad 1967. gadā trīspadsmitā svara un mēru ģenerālā konference noteica otro atomu laiku Starptautiskajā vienību sistēmā, jo: "Ilgums 9 192 631 770 starojuma periodos, kas atbilst pārejai starp cēzija-133 atoma pamatstāvokļa diviem pārāk lielajiem līmeņiem."

Diemžēl zinātnieki ar pastāvīgu vajadzību būt pareiziem un pilnīgi precīziem, konstatējot gravitācijas spēku ietekmi, otrais atšķiras atkarībā no augstuma, kādā tas tika mērīts. Viena sekunde tika ražota 1977. gadā, koriģējot katra atomu pulksteņa jaudu, lai noteiktu jūras līmeni. Tas tomēr pagarināja otro par apmēram 1 × 10^−10. Šo korekciju piemēroja 1977. gada sākumā.

Šodien ir atomu pulksteņi, kas darbojas dažādos frekvencēs un optiskajos reģionos. Lai gan šķiet, ka mūsdienīgākie cēzija strūklakas atomu pulksteņi ir visprecīzāk precīzi, optiskie pulksteņi ir kļuvuši arvien konkurētspējīgāki attiecībā pret to mikroviļņu ražotājiem.

Kas, šķiet, paliek taisnība, ir tas, ka, arvien vairāk attīstoties tehnoloģijai, turpinās attīstīties nepieciešamība precīzāk noteikt laiku. Tomēr lielākajai daļai no mums tomēr ir tas, ka mēs varam izmantot viegli geto matemātiku un vienkārši zināt, ka 60 minūtes minūtē, 60 minūtes stundā un 24 stundas dienā!

Bonus fakti:

• Tā kā otrais pamatojas uz to, cik reižu cēzija atoms pārslēdzas starp abiem tā virsmas stāvokļa abiem pārāk lielajiem līmeņiem salīdzinājumā ar efemerīda laiku un faktu, ka zemes rotācija palēninās, ir nepieciešams pievienot periodiskas "lēciena sekundes" atomu laika grafiks, lai saglabātu abus vienā sekundē viens otru.
• Kopš 1972. gada līdz 2006. gadam ir pievienoti 23 lēcieni sekundē, sākot no ik pēc 6 mēnešiem līdz ik pēc 7 gadiem.
• Starptautiskā Zemes pagriešanās un atskaites sistēmu dienests (IERS) ir organizācija, kas pārrauga atšķirību divos laika grafikos un aicina vajadzības gadījumā ievietot vai noņemt atlēcienus sekundes.
• Lai gan tas nav standarts, ko noteicis Starptautiskā vienību sistēma, stunda ir vienība, kas ir pieņemta lietošanai ar SI un ko attēlo simbols h
• Astronomijā Džūlijas gads ir laika vienība, kas definēta kā 365,25 dienas, katra 86400 SI sekundes.
• Tomēr ir zināms, ka mēnesi tika izmantots, lai aprēķinātu laiku jau 10 000-28 000 BC. Mēness kalendāri bija vieni no pirmajiem, kas parādījās, vai nu 12 vai 13 mēness mēnešus (346 vai 364 dienas). Lunisolāru kalendāros dažiem gadiem ir pievienots trīspadsmitais mēnesis, lai kompensētu starpību starp pilnu gadu (tagad zināms, ka tas ir apmēram 365,24 dienas) un tikai divpadsmit mēnesi. Cilvēki no divpadsmit un trīspadsmit gadiem iezīmējās daudzās kultūrās, vismaz daļēji šo mēnešu vai gadu attiecību dēļ.